C++编译器如何匹配Class::operator==？C++20相等运算符行为疑问

你的猜测是否正确？ #

你的猜测方向是对的，但更准确的表述是：C++20为相等类运算符（==、!=）引入了对称查找机制，当直接匹配a == b失败时，编译器会自动尝试交换操作数顺序，匹配b == a，这就是代码在C++20下能正常编译的核心原因。

代码编译差异的具体原因 #

C++17编译失败的原因 #

在C++17及更早标准中，执行a == b（A& == B&）时，编译器的查找逻辑是：

1. 首先查找A的成员operator==，它的参数是A&。由于B是私有继承A，在main函数这类外部作用域中，B到A的类型转换是不可访问的，无法将B&隐式转换为A&来匹配这个运算符。
2. C++17不会自动尝试交换操作数顺序，因此没有机会匹配B的operator==(A&)，最终因找不到合法的运算符而报错。

C++20编译成功的原因 #

C++20对==和!=运算符新增了对称查找规则：
当原顺序的运算符匹配失败后，编译器会自动生成交换操作数后的表达式（即把a == b转为b == a），再重新进行查找。
对于你的代码，b == a会直接匹配B的成员operator==(A&)——b是B&类型，a是A&类型，完全符合参数要求，因此可以正常调用，编译通过。

C++中operator==的匹配规则 #

C++20之前的规则 #

对于表达式x == y，编译器会按以下顺序查找：

• 成员运算符查找：优先查找x的类型中定义的成员operator==，要求参数能匹配y的类型（或通过隐式转换匹配）。
• 非成员运算符查找：如果成员查找失败，在全局命名空间以及x、y类型所在的命名空间中，查找非成员operator==，要求参数能匹配(x, y)的类型组合。
• 不会自动交换操作数顺序，必须手动写y == x才能触发对y的运算符查找。

C++20的规则（新增对称查找） #

C++20仅对==和!=运算符扩展了查找逻辑：

1. 先执行C++20之前的常规查找（成员+非成员）。
2. 如果常规查找失败，且运算符是==或!=，则交换操作数顺序，生成y == x，再重新执行一次常规查找。
3. 若交换后的查找成功，则使用该运算符；若仍失败，才会编译报错。

注意：该对称查找仅适用于相等类运算符，+、-、>等其他运算符不支持自动交换查找。

代码中各表达式的匹配情况 #

• a == a：直接匹配A::operator==(A&)，正常执行。
• a == b（C++20）：原顺序匹配失败，交换为b == a，匹配B::operator==(A&)。
• b == a：直接匹配B::operator==(A&)，正常执行。
• b == b：直接匹配B::operator==(B&)，正常执行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者AlphaGolang